關(guān)鍵詞：道路工程 | 小粒徑瀝青混合料 | 高黏瀝青 | 路用性能
隨著交通量日益增長(zhǎng)，道路面臨著嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。瀝青路面在運(yùn)營(yíng)初期就產(chǎn)生松散、裂縫、抗滑性能迅速衰減等表面層功能性損壞，這不僅影響路面的使用性能和壽命，還影響著行車(chē)舒適性和安全性能。在預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)中，應(yīng)用較為廣泛、技術(shù)體系比較成熟的為超薄磨耗層[1-3]。超薄磨耗層等薄層鋪裝的公稱(chēng)zui大粒徑一般為13.2mm或9.5mm，其鋪裝厚度約為2.0~75px[4]。而對(duì)于一些特殊路段，如對(duì)路面標(biāo)高要求嚴(yán)格路段、隧道，以及橋梁自重有限制的路段，加鋪2.0~75px的超薄磨耗層技術(shù)不滿(mǎn)足高度的要求。針對(duì)這些特殊路段，有必要采用一種基于公稱(chēng)zui大粒徑為6.3mm或4.75mm、鋪裝厚度約為1.0~37.5px的小粒徑極薄罩面瀝青混合料。
本研究旨在開(kāi)發(fā)一種基于公稱(chēng)zui大粒徑為6.3mm或4.75mm的小粒徑瀝青混合料，要求具有排水功能、高抗飛散損失能力、高空隙率、較大構(gòu)造深度。通過(guò)測(cè)試小粒徑瀝青混合料高溫穩(wěn)定性能、水穩(wěn)定性能、抗飛散性能、抗滑性能、透水性能等，quan面了解這一瀝青混合料路用性能，為小粒徑瀝青混合料這一新材料、新技術(shù)在道路工程、尤其是養(yǎng)護(hù)工程推廣應(yīng)用提供理論支撐。
試驗(yàn)材料與試驗(yàn)設(shè)計(jì)
試驗(yàn)原材料
采用3種特制高黏瀝青，編號(hào)為1號(hào)，2號(hào)和3號(hào)，按《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》(JTG E20-2011)[5]規(guī)定的方法，分別測(cè)試3種高黏瀝青常規(guī)性能和流變性能，其性能測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。
混合料由兩檔集料配制，分別為0~3mm和3~6mm的玄武巖，礦粉為石灰?guī)r。各檔集料及礦粉的篩分試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2，各檔集料及礦粉的密度和集料的堆積密度試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。
試驗(yàn)混合料級(jí)配設(shè)計(jì)
采用CAVF法進(jìn)行級(jí)配設(shè)計(jì)[6]。CAVF法通過(guò)預(yù)設(shè)空隙率、礦粉用量、瀝青用量，假定粗集料一檔(3~6mm)形成骨架。利用式(1)和式(2)聯(lián)立方程組進(jìn)行計(jì)算。
按照礦質(zhì)混合料設(shè)計(jì)配合比，分別采用6.3％、6.5％、6.8％和7.0％等4種油石比配制瀝青混合料，并成型馬歇爾試件。測(cè)試馬歇爾試件的空隙率、連通空隙率、馬歇爾穩(wěn)定度和流值、標(biāo)準(zhǔn)飛散損失和析漏損失，結(jié)果見(jiàn)表5。
分析表5可知，不同油石比下，混合料馬歇爾穩(wěn)定度均大于5kN。根據(jù)表5數(shù)據(jù)，將空隙率和連通空隙率與油石比關(guān)系繪制成圖1。由圖1可知：隨著油石比增加，空隙率呈減小趨勢(shì)，當(dāng)油石比增加1％，空隙率降低1.1％；連通空隙率基本不受油石比影響，基本穩(wěn)定在12.4％左右。
在小粒徑開(kāi)級(jí)配瀝青混合料設(shè)計(jì)過(guò)程中，主要通過(guò)析漏損失和飛散損失來(lái)控制瀝青用量，瀝青用量過(guò)大，則瀝青混合料析漏現(xiàn)象嚴(yán)重，瀝青用量過(guò)小，則瀝青混合料飛散損失嚴(yán)重，一般認(rèn)為兩者都符合設(shè)計(jì)要求的瀝青用量范圍合理。綜合標(biāo)準(zhǔn)飛散損失和析漏損失試驗(yàn)結(jié)果，考慮到瀝青膜厚度為14μｍ時(shí)，混合料油石比為6.5％，油石比取6.5％。
試驗(yàn)方案
按《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》(JTG E20-2011)規(guī)定，采用車(chē)轍試驗(yàn)和凍融劈裂試驗(yàn)測(cè)試小粒徑瀝青混合料高溫穩(wěn)定性能和水穩(wěn)定性能；成型車(chē)轍板，按《公路路基路面現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試規(guī)程》(JTG E60-2008)[7]相關(guān)試驗(yàn)方法測(cè)試小粒徑瀝青混合料的摩擦系數(shù)、構(gòu)造深度、滲水系數(shù)等抗滑性能和透水性能。
試驗(yàn)結(jié)果與分析
高溫穩(wěn)定性能
小粒徑瀝青混合料動(dòng)穩(wěn)定度和車(chē)轍深度結(jié)果見(jiàn)圖2，其中圖2(b)為車(chē)轍試驗(yàn)60min時(shí)的車(chē)轍深度。由圖2可見(jiàn)，具有較高動(dòng)穩(wěn)定度的瀝青混合料具有較低車(chē)轍深度。采用1號(hào)和3號(hào)高黏瀝青制備的小粒徑瀝青混合料動(dòng)穩(wěn)定度均在3000次/mm以上，采用2號(hào)高黏瀝青制備的瀝青混合料動(dòng)穩(wěn)定度僅1789次/mm，分析原因是2號(hào)高黏瀝青高溫性能較差，如軟化點(diǎn)僅75.4℃，PG高溫分級(jí)溫度為76℃，而1號(hào)和3號(hào)瀝青軟化點(diǎn)均大于84.5℃，PG高溫分級(jí)溫度大于88℃。
水穩(wěn)定性能
將3種小粒徑瀝青混合料凍融劈裂強(qiáng)度和凍融劈裂強(qiáng)度比結(jié)果繪制成圖3。分析圖3可見(jiàn)，3種小粒徑瀝青混合料凍融劈裂強(qiáng)度均不大于0.5MPa，相較于普通改性瀝青混合料，凍融劈裂強(qiáng)度較低，分析原因是小粒徑瀝青混合料具有較高空隙率：空隙率約為20％，連通空隙率約為12％。3種小粒徑瀝青混合料的凍融劈裂強(qiáng)度比TSR相差較大，其中采用1號(hào)高黏瀝青制備的瀝青混合料，TSR僅為76.2％，小于《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTG F40-2004)[8]規(guī)定的改性瀝青混合料要求值80％；采用2號(hào)高黏瀝青制備的瀝青混合料，TSR為82.0％，也不滿(mǎn)足《道路排水性瀝青路面技術(shù)規(guī)程》DG/TJ08-2074-2016)[9]規(guī)定的要求值85％。
抗滑性能
3種小粒徑瀝青混合料摩擦系數(shù)和構(gòu)造深度測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表6。由表6可知，3種小粒徑瀝青混合料摩擦系數(shù)均大于55，尤其是采用3號(hào)瀝青制備的瀝青混合料，摩擦系數(shù)大于60，構(gòu)造深度為0.95mm，表明小粒徑瀝青混合料具有良好的抗滑性能。
透水性能
3種小粒徑瀝青混合料滲水試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表7。由表7可知，3種小粒徑瀝青混合料滲水系數(shù)均大于2000mL/min，表明小粒徑瀝青混合料具有良好的透水性能；3種瀝青混合料的滲水系數(shù)相差不大，表明混合料透水性能與瀝青性能關(guān)聯(lián)性較差。
結(jié)語(yǔ)
(1)小粒徑瀝青混合料具有較好的高溫穩(wěn)定性能，為保證瀝青混合料動(dòng)穩(wěn)定度大于3000次/mm，建議采用PG高溫分級(jí)溫度大于82℃和軟化點(diǎn)大于85℃高黏瀝青。
(2)由于設(shè)計(jì)小粒徑瀝青混合料具有較高空隙率，混合料凍融劈裂強(qiáng)度較低，采用不同高黏瀝青制備的瀝青混合料凍融劈裂強(qiáng)度比TSR相差較大，在實(shí)際工程應(yīng)用中應(yīng)先進(jìn)行室內(nèi)性能測(cè)試，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求后才可以實(shí)體鋪筑。
(3)本研究設(shè)計(jì)的小粒徑瀝青混合料具有良好抗滑性能和透水性能，抗滑性能和透水性能與采用的瀝青性能關(guān)聯(lián)性較差。
?全文完 發(fā)布于《公路》2021年11月
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